DE102013220161B4 - Vehicle with an internal combustion engine and a reversing device - Google Patents

Vehicle with an internal combustion engine and a reversing device Download PDF

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Abstract

Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (1), der eine Kurbelwelle (2) aufweist, die koaxial mit einer Welle (13) drehgekoppelt ist, wobei zwischen der Kurbelwelle (2) und der Welle (13) eine Drehrichtungsumkehreinrichtung (7) vorgesehen ist, die bewirkt, dass sich die Welle (13) entgegengesetzt zur Drehrichtung der Kurbelwelle (2) dreht, wobei die Drehrichtungsumkehreinrichtung ein Planetengetriebe (7) aufweist oder durch ein Planetengetriebe (7) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass • die Welle (13) eine Eingangswelle (13) eines Getriebes ist und • das Planetengetriebe (7) über einen Drehschwingungsdämpfer (8) mit der Eingangswelle (13) drehgekoppelt ist.A vehicle having an internal combustion engine (1) having a crankshaft (2) coaxially rotatably coupled to a shaft (13), a direction of rotation reversing device (7) being provided between the crankshaft (2) and the shaft (13) in that the shaft (13) rotates counter to the direction of rotation of the crankshaft (2), the reversing device comprising a planetary gear (7) or constituted by a planetary gear (7), characterized in that • the shaft (13) has an input shaft (13) 13) of a transmission and • the planetary gear (7) via a torsional vibration damper (8) is rotationally coupled to the input shaft (13).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a vehicle according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Fahrzeug ist aus der US 1 335 811 A bekannt. Zum technischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung zählt die DE 44 44 200 A1 .Such a vehicle is out of the US Pat. No. 1,335,811 known. The technical background of the present invention includes the DE 44 44 200 A1 ,

Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird der Verbrennungsmotor während des Startvorgangs aufgrund der entstehenden Kolbenseitenkräfte um seine Längsachse verkippt, was sich zumindest teilweise als „Ruckelbewegung” auf die Karosserie überträgt. Das Verkippen des Verbrennungsmotors kann durch gegenläufig zum Kurbeltrieb drehende Massen verringert bzw. weitgehend eliminiert werden. Dadurch verbessert sich der Schwingungskomfort während Startvorgängen des Verbrennungsmotors oder bei Lastwechseln erheblich. Gegenläufig drehende Massen, die achsparallel zur Kurbelwelle angeordnet sind, benötigen erheblichen Bauraum und vergrößern entsprechend die Gesamtmasse des Fahrzeugs.In vehicles with internal combustion engine, the internal combustion engine is tilted during the starting process due to the resulting piston side forces about its longitudinal axis, which at least partially transmits as "jerking" on the body. The tilting of the internal combustion engine can be reduced or largely eliminated by counter rotating to the crank gear rotating masses. This considerably improves the vibration comfort during starting processes of the internal combustion engine or during load changes. Counter rotating masses, which are arranged axially parallel to the crankshaft, require considerable space and accordingly increase the total mass of the vehicle.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem Kippbewegungen um die Längsachse des Verbrennungsmotors in konstruktiv einfacher und kompakter Weise verringert werden.The object of the invention is to provide a vehicle with an internal combustion engine, are reduced in the tilting movements about the longitudinal axis of the internal combustion engine in a structurally simple and compact manner.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be found in the dependent claims.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der eine Kurbelwelle aufweist, die koaxial mit einer Eingangswelle eines Getriebes drehgekoppelt ist.The starting point of the invention is a vehicle with an internal combustion engine, which has a crankshaft which is co-rotatably coupled to an input shaft of a transmission.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass zwischen der Kurbelwelle und der Eingangswelle des Getriebes eine Drehrichtungsumkehreinrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, dass sich die Eingangswelle entgegen der Drehrichtung der Kurbelwelle dreht. Dabei kann natürlich auch eine Übersetzung vorgesehen sein, dass sich die Kurbelwelle und die Eingangswelle nicht nur in unterschiedliche Richtungen, sondern auch mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen.The essence of the invention is that between the crankshaft and the input shaft of the transmission, a direction of rotation reversing device is provided, which causes the input shaft rotates counter to the direction of rotation of the crankshaft. Of course, a translation can be provided that rotate the crankshaft and the input shaft not only in different directions, but also with different speeds.

Mittels der Drehrichtungsumkehreinrichtung wird ein zumindest teilweiser „Drehimpulsausgleich” erreicht. Theoretisch kann sogar ein vollständiger „Drehimpulsausgleich” erreicht werden. Die Drehrichtungsumkehreinrichtung kann ein Planetengetriebe aufweisen oder durch ein Planetengetriebe gebildet sein. Ein derartiges Planetengetriebe weist ein Sonnenrad, einen Steg und mehrere an dem Steg drehbar gelagerte Planetenräder sowie ein Hohlrad auf. Die Planetenräder kämmen jeweils mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad.By means of the reversing device, an at least partial "angular momentum compensation" is achieved. Theoretically, even a complete "angular momentum compensation" can be achieved. The direction reversing device may comprise a planetary gear or be formed by a planetary gear. Such a planetary gear has a sun gear, a web and a plurality of planet gears rotatably mounted on the web and a ring gear. The planet gears mesh respectively with the sun gear and with the ring gear.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steg fest in Bezug auf ein Gehäuse des Getriebes oder des Verbrennungsmotors bzw. fest in Bezug auf eine Karosserie des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Kurbelwelle kann mittelbar oder unmittelbar mit dem Sonnenrad und das Hohlrad kann mittelbar oder unmittelbar mit der Eingangswelle drehgekoppelt sein. Prinzipiell ist auch eine umgekehrte Anordnung denkbar, d. h. die Kurbelwelle kann mittelbar oder unmittelbar mit dem Hohlrad und das Sonnenrad mittelbar oder unmittelbar mit der Eingangswelle drehgekoppelt sein.According to a development of the invention it is provided that the web is fixedly arranged with respect to a housing of the transmission or the internal combustion engine or fixed with respect to a body of the vehicle. The crankshaft may be directly or indirectly coupled to the sun gear and the ring gear may be directly or indirectly coupled to the input shaft. In principle, a reverse arrangement is conceivable, d. H. the crankshaft may be directly or indirectly coupled directly to the ring gear and the sun gear indirectly or directly to the input shaft.

Desweiteren kann vorgesehen sein, dass das Planetengetriebe über einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere über ein Zweimassenschwungrad mit der Eingangswelle des Getriebes drehgekoppelt ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Hohlrad des Planetengetriebes mittelbar oder unmittelbar drehfest mit einem Primärelement des Drehschwingungsdämpfers und die Eingangswelle mittelbar oder unmittelbar mit einem Sekundärelement des Drehschwingungsdämpfers verbunden sind.Furthermore, it can be provided that the planetary gear is rotationally coupled via a torsional vibration damper, in particular via a dual mass flywheel to the input shaft of the transmission. For example, it can be provided that the ring gear of the planetary gear are indirectly or directly non-rotatably connected to a primary element of the torsional vibration damper and the input shaft directly or indirectly connected to a secondary element of the torsional vibration damper.

Alternativ dazu könnte das Planetengetriebe auch zwischen einem Primärelement und einem Sekundärelement eines Drehschwingungsdämpfers bzw. einer Drehschwingungsdämpfereinrichtung angeordnet sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Planetengetriebe und der Eingangswelle des Getriebes ein Anfahrelement angeordnet ist. Bei dem Anfahrelement kann es sich bspw. um einen Drehmomentwandler handeln, wobei das Getriebe dann ein Automatikgetriebe sein kann.Alternatively, the planetary gear could also be arranged between a primary element and a secondary element of a torsional vibration damper or a torsional vibration damper device. Furthermore, it can be provided that a starting element is arranged between the planetary gear and the input shaft of the transmission. The starting element may be, for example, a torque converter, wherein the transmission may then be an automatic transmission.

Alternativ dazu kann es sich bei dem Anfahrelement auch um eine Trennkupplung handeln, wobei das Getriebe dann z. B. ein Handschaltgetriebe sein kann.Alternatively, it may also be a disconnect clutch at the starting element, wherein the transmission then z. B. may be a manual transmission.

Somit kann koaxial eine Richtungsumkehr umgesetzt werden, wobei – je nach Anordnung – die Massenträgheit des kompletten Zweimassenschwungrads oder des Drehmomentwandlers für den „Drehimpulsausgleich” genutzt werden kann.Thus, a direction reversal can be implemented coaxially, wherein - depending on the arrangement - the inertia of the complete dual-mass flywheel or the torque converter for the "angular momentum compensation" can be used.

Wenn das Planetengetriebe zwischen der Primär- und Sekundärseite eines Zweimassenschwungrads angeordnet ist, wird nur ein Teil der Massenträgheit des Zweimassenschwungrads für den Drehimpulsausgleich genutzt.If the planetary gear is arranged between the primary and secondary side of a dual mass flywheel, only a portion of the inertia of the dual mass flywheel is used for the angular momentum compensation.

Je nach Verhältnis der vorwärts- und rückwärtsdrehenden Massen ergibt sich für einen möglichst vollständigen Drehimpulsausgleich ein optimaler Verbauort innerhalb des Antriebsstrangs. Ziel des Drehimpulsausgleichs ist es, eine möglichst gleich große vorwärts- und rückwärtsdrehende Massenträgheit zu haben, da dann das durch eine Impulsänderung auftretende Abstützmoment auf das Getriebegehäuse oder die Karosserie des Fahrzeugs nahezu null ist.Depending on the ratio of the forward and backward rotating masses results in a complete as possible angular momentum compensation an optimal installation location within the drive train. The aim of the angular momentum compensation is to have the most equal possible forward and backward rotating inertia, since then the occurring due to an impulse change support torque on the gearbox or the body of the vehicle is almost zero.

Der wesentliche Vorteil einer Integration eines Planetengetriebes in den Antriebsstrang ist daran zu sehen, dass, wenn überhaupt, nur eine relativ geringe Gewichtserhöhung und ein geringer Bauraumbedarf entsteht. Mit der Erfindung lässt sich der Schwingungskomfort eines Fahrzeugs verbessern, ohne dass sich der Kraftstoffverbrauch oder die Fahrleistung des Fahrzeugs wesentlich verschlechtert bzw. verschlechtern.The main advantage of integrating a planetary gear in the drive train is to be seen in that, if any, only a relatively small increase in weight and a small space requirement arises. With the invention, the vibration comfort of a vehicle can be improved without the fuel consumption or the driving performance of the vehicle substantially deteriorating or worsening.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 beschreibt das Grundprinzip der Erfindung in schematischer Darstellung.In the following the invention will be explained in connection with the drawing. The only 1 describes the basic principle of the invention in a schematic representation.

1 zeigt in schematischer Darstellung einen Verbrennungsmotor 1 mit Kolben 1a, 1b, 1c, welche eine Kurbelwelle 2 antreiben. Die Kurbelwelle 2 ist über eine Zahnradstufe 3, 4 mit einer sich parallel zur Kurbelwelle 2 erstreckenden Ausgleichswelle 5 gekoppelt. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 1 with pistons 1a . 1b . 1c which is a crankshaft 2 drive. The crankshaft 2 is about a gear stage 3 . 4 with one parallel to the crankshaft 2 extending balancer shaft 5 coupled.

An einem vorderen Ende des Verbrennungsmotors ist ein Riementrieb 6 angeordnet, über den verschiedene Nebenaggregate (z. B. Generator, Klimakompressor o. ä.) angetrieben werden können.At a front end of the internal combustion engine is a belt drive 6 arranged over the various ancillary units (eg generator, air compressor or the like) can be driven.

Die Kurbelwelle 2 ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel über ein Planetengetriebe 7, ein Zweimassenschwungrad 8, welches ein Primärelement 9 und ein Sekundärelement 10 aufweist, die über eine Federanordnung 11 miteinander drehgekoppelt sind, und eine Trennkupplung 12 mit einer Eingangswelle 13 eines hier nicht näher dargestellten Getriebes drehgekoppelt. Bei dem Getriebe kann es sich z. B. um ein Stufenautomatikgetriebe oder ein Handschaltgetriebe handeln.The crankshaft 2 is at the in 1 shown embodiment via a planetary gear 7 , a dual-mass flywheel 8th which is a primary element 9 and a secondary element 10 which has a spring arrangement 11 are rotationally coupled together, and a disconnect clutch 12 with an input shaft 13 a gearbox not shown here rotatably coupled. In the transmission, it may be z. B. a stepped automatic transmission or a manual transmission.

Das Planetengetriebe 7 weist ein Sonnenrad 14, einen Steg 15 und ein Hohlrad 16 auf. Zwischen dem Sonnenrad 14 und dem Hohlrad 16 sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere auf dem Steg 15 drehbar gelagerte Planetenräder 17 vorgesehen, die jeweils mit dem Sonnenrad 14 und dem Hohlrad 16 kämmen.The planetary gear 7 has a sun wheel 14 , a footbridge 15 and a ring gear 16 on. Between the sun wheel 14 and the ring gear 16 are distributed in the circumferential direction several on the bridge 15 rotatably mounted planet gears 17 provided, each with the sun gear 14 and the ring gear 16 comb.

Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Sonnenrad 14 mit der Kurbelwelle 2 und das Hohlrad 16 mit dem Primärelement 9 des Zweimassenschwungrads 8 und somit bei geschlossener Trennkupplung 12 mit der Eingangswelle 13 des Getriebes drehgekoppelt. Der Steg 15 des Planetengetriebes 7 ist fest in Bezug auf ein Gehäuse des hier nicht näher dargestellten Getriebes bzw. fest in Bezug auf eine hier nicht näher dargestellte Karosserie des Fahrzeugs angeordnet.How out 1 is apparent, is the sun gear 14 with the crankshaft 2 and the ring gear 16 with the primary element 9 of the dual mass flywheel 8th and thus with closed disconnect clutch 12 with the input shaft 13 of the transmission is rotationally coupled. The jetty 15 of the planetary gear 7 is fixed with respect to a housing of the transmission not shown here or fixedly arranged with respect to a non-illustrated body of the vehicle.

Ein derart konzipiertes Planetengetriebe 7 fungiert als Drehrichtungsumkehreinrichtung. Die Drehrichtung des Hohlrads 16 und somit des Zweimassenschwungrads 8 bzw. der Eingangswelle 13 ist somit stets entgegengesetzt der Drehrichtung der Kurbelwelle 2. Dadurch wird ein gewisser oder vollständiger Drehimpulsausgleich erreicht, wodurch beim Starten des Verbrennungsmotors 1 oder bei Lastwechseln auftretende Kippbewegungen um die Längsachse des Verbrennungsmotors 1 verringert oder nahezu vollständig eliminiert werden.Such a conceived planetary gear 7 acts as a reverse direction reverser. The direction of rotation of the ring gear 16 and thus the dual mass flywheel 8th or the input shaft 13 is thus always opposite to the direction of rotation of the crankshaft 2 , As a result, a certain or complete angular momentum compensation is achieved, whereby when starting the internal combustion engine 1 or occurring during load changes tilting movements about the longitudinal axis of the internal combustion engine 1 reduced or almost completely eliminated.

Vollständigkeitshalber sei noch erwähnt, dass der den Verbrennungsmotor 1 umschließende, in 1 dargestellt „Rahmen”, das Gehäuse des Verbrennungsmotors 1 und/oder das Gehäuse eines daran angeflanschten, hier nicht näher dargestellten Getriebes repräsentiert.For completeness, it should be mentioned that the internal combustion engine 1 enclosing, in 1 represented "frame", the housing of the internal combustion engine 1 and / or represents the housing of a flanged thereto, not shown here transmission.

Claims (10)

Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (1), der eine Kurbelwelle (2) aufweist, die koaxial mit einer Welle (13) drehgekoppelt ist, wobei zwischen der Kurbelwelle (2) und der Welle (13) eine Drehrichtungsumkehreinrichtung (7) vorgesehen ist, die bewirkt, dass sich die Welle (13) entgegengesetzt zur Drehrichtung der Kurbelwelle (2) dreht, wobei die Drehrichtungsumkehreinrichtung ein Planetengetriebe (7) aufweist oder durch ein Planetengetriebe (7) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass • die Welle (13) eine Eingangswelle (13) eines Getriebes ist und • das Planetengetriebe (7) über einen Drehschwingungsdämpfer (8) mit der Eingangswelle (13) drehgekoppelt ist.Vehicle with an internal combustion engine ( 1 ), which is a crankshaft ( 2 ) coaxial with a shaft ( 13 ) is rotationally coupled, wherein between the crankshaft ( 2 ) and the wave ( 13 ) a direction reversing device ( 7 ), which causes the shaft ( 13 ) opposite to the direction of rotation of the crankshaft ( 2 ), wherein the reversing device comprises a planetary gear ( 7 ) or by a planetary gear ( 7 ), characterized in that • the shaft ( 13 ) an input shaft ( 13 ) of a transmission and • the planetary gear ( 7 ) via a torsional vibration damper ( 8th ) with the input shaft ( 13 ) is rotationally coupled. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (7) ein Sonnenrad (14), einen Steg (15) und mehrere drehbar an dem Steg (15) gelagerte Planetenräder (17) und ein Hohlrad (16) aufweist, wobei die Planetenräder (17) jeweils mit dem Sonnenrad (14) und dem Hohlrad (16) kämmen.Vehicle according to claim 1, characterized in that the planetary gear ( 7 ) a sun wheel ( 14 ), a footbridge ( 15 ) and a plurality of rotatable on the web ( 15 ) planetary gears ( 17 ) and a ring gear ( 16 ), wherein the planetary gears ( 17 ) each with the sun gear ( 14 ) and the ring gear ( 16 ) comb. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (15) fest in Bezug auf ein Gehäuse des Getriebes oder fest in Bezug auf eine Karosserie des Fahrzeugs angeordnet ist.Vehicle according to claim 2, characterized in that the web ( 15 ) is fixedly arranged with respect to a housing of the transmission or fixed with respect to a body of the vehicle. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (2) mittelbar oder unmittelbar mit dem Sonnenrad (14) und das Hohlrad (16) mittelbar oder unmittelbar mit der Eingangswelle (13) drehgekoppelt ist, oder umgekehrt.Vehicle according to one of claims 2 or 3, characterized in that the crankshaft ( 2 ) directly or indirectly with the sun wheel ( 14 ) and the ring gear ( 16 ) directly or indirectly with the input shaft ( 13 ) is rotationally coupled, or vice versa. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (16) des Planetengetriebes (7) mittelbar oder unmittelbar drehfest mit einem Primärelement (9) des Drehschwingungsdämpfers (8) und die Eingangswelle (13) mittelbar oder unmittelbar mit einem Sekundärelement (10) des Drehschwingungsdämpfers (8) verbunden ist.Vehicle according to one of claims 2 to 4, characterized in that the ring gear ( 16 ) of the planetary gear ( 7 ) directly or indirectly against rotation with a primary element ( 9 ) of the torsional vibration damper ( 8th ) and the input shaft ( 13 ) directly or indirectly with a secondary element ( 10 ) of the torsional vibration damper ( 8th ) connected is. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (7) zwischen einem Primärelement und einem Sekundärelement des Drehschwingungsdämpfers (8) angeordnet ist.Vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the planetary gear ( 7 ) between a primary element and a secondary element of the torsional vibration damper ( 8th ) is arranged. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Planetengetriebe (7) und der Eingangswelle (13) ein Anfahrelement (12) angeordnet ist.Vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the planetary gear ( 7 ) and the input shaft ( 13 ) a starting element ( 12 ) is arranged. Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement ein Drehmomentwandler ist.Vehicle according to claim 7, characterized in that the starting element is a torque converter. Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement eine Trennkupplung ist.Vehicle according to claim 7, characterized in that the starting element is a separating clutch. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer (8) ein Zweimassenschwungrad ist.Vehicle according to one of claims 1 to 9, characterized in that the torsional vibration damper ( 8th ) is a dual mass flywheel.
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